KR101232590B1 - Method for preparing porphyrin xerogel thin film using porphyrin derivative used for preparing xerogel thin film - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제로젤 박막 형성용 포피린 유도체 및 이를 이용한 제로젤 박막의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이드록시기 등과 같이 축합 가능한 치환기를 도입하여 전하 트랩 물질 또는 반도체 채널 물질로서 적용할 수 있는 제로젤 박막 형성용 포피린 유도체 및 이를 이용하여 스핀 코팅이나 딥 코팅과 같은 용액공정으로 형성할 수 있는 제로젤 박막의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a porphyrin derivative for forming a zero gel thin film and a method for manufacturing a zero gel thin film using the same. More particularly, the present invention can be applied as a charge trap material or a semiconductor channel material by introducing a condensable substituent such as a hydroxyl group. The present invention relates to a porphyrin derivative for forming a zero gel thin film and a method for manufacturing a zero gel thin film which can be formed by a solution process such as spin coating or dip coating using the same.

포피린 유도체, 제로젤 박막, 메모리 소자, 전하 트랩 물질, 스핀 코팅Porphyrin derivatives, zero-gel thin films, memory devices, charge trapping materials, spin coating

Description

제로젤 박막 형성용 포피린 유도체를 이용한 포피린 제로젤 박막의 제조방법{Method for preparing porphyrin xerogel thin film using porphyrin derivative used for preparing xerogel thin film}Method for preparing porphyrin xerogel thin film using porphyrin derivative used for preparing xerogel thin film}

도 1은 본 발명에 따른 포피린 유도체의 열중량분석(TGA) 그래프이다.1 is a thermogravimetric analysis (TGA) graph of porphyrin derivatives according to the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예 1 및 2에서 제조한 포피린 제로젤 박막의 두께 변화를 나타내는 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the thickness change of the porphyrin zero gel thin films prepared in Examples 1 and 2 of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예 3에서 제조한 MOS 트랜지스터 소자의 단면 개략도이다.3 is a schematic cross-sectional view of the MOS transistor device manufactured in Example 3 of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예 3에서 제조한 테스트 소자의 전기용량-전압 측정 그래프이다.4 is a capacitance-voltage measurement graph of the test device manufactured in Example 3 of the present invention.

본 발명은 제로젤 박막 형성용 포피린 유도체 및 이를 이용한 제로젤 박막의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이드록시기 등과 같이 축합 가능한 치환기를 도입하여 전하 트랩 물질 또는 반도체 채널 물질로서 적용할 수 있는 제로젤 박막 형성용 포피린 유도체 및 이를 이용하여 스핀 코팅이나 딥 코팅과 같은 용액공정으로 형성할 수 있는 제로젤 박막의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a porphyrin derivative for forming a zero gel thin film and a method for manufacturing a zero gel thin film using the same. More particularly, the present invention can be applied as a charge trap material or a semiconductor channel material by introducing a condensable substituent such as a hydroxyl group. The present invention relates to a porphyrin derivative for forming a zero gel thin film and a method for manufacturing a zero gel thin film which can be formed by a solution process such as spin coating or dip coating using the same.

최근 정보통신 산업의 눈부신 발전으로 인하여 각종 메모리 소자에 대한 수요가 급증하고 있다. 특히 휴대용 단말기, 각종 스마트카드, 전자 화폐, 디지털 카메라, 게임용 메모리, MP3 플레이어 등에 필요한 메모리 소자는 비휘발성 및 대용량 특성이 요구되고 있다. Recently, due to the remarkable development of the information and communication industry, the demand for various memory devices is rapidly increasing. In particular, memory devices required for portable terminals, various smart cards, electronic money, digital cameras, game memory, MP3 players, and the like are required for nonvolatile and large capacity characteristics.

현재 널리 사용되고 있는 플래시 메모리는 DRAM과 같이 고집적이 가능하고 비휘발성으로서 데이터 보전성이 우수하고 전력 소모가 적을 뿐만 아니라, 특히 소형, 경량화가 가능하기 때문에, 휴대용 단말기, 각종 스마트카드, 디지털 카메라, MP3 플레이어 등과 같은 전자 휴대기구의 외부 기억 장치로서 최적의 특성을 보유하고 있다. Flash memory, which is widely used at present, is highly integrated and non-volatile like DRAM, which has excellent data integrity and low power consumption, and is particularly compact and lightweight, so that portable terminals, various smart cards, digital cameras, and MP3 players can be used. It has optimum characteristics as an external storage device of an electronic portable device such as the like.

플래시 메모리는 이의 기본 요소인 메모리 셀의 구성이 트랜지스터의 게이트에 전하(charge)가 저장되는, 곧 데이터가 저장되는 부유 게이트(floating gate)와 이를 제어하는 제어 게이트(control gate)가 순차적으로 적층된 것이 일반적이다. 최근에는 플래시 메모리의 리텐션(retention) 특성이 낮은 문제를 해결하고 수직방향의 높이도 효과적으로 줄이기 위하여 산화막(Oxide), 질화막(Nitride) 및 산화막(Oxide)이 순차적으로 적층된 적층물(ONO)을 도입한, 소위 소노스 메모리 소자(SONOS memory device) 등 다양한 형태의 메모리 셀에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Flash memory has a structure in which a memory cell, which is a basic element thereof, is sequentially stacked with a floating gate in which charge is stored in a gate of a transistor, that is, a floating gate in which data is stored, and a control gate controlling the same. Is common. Recently, in order to solve the problem of low retention of flash memory and to effectively reduce the vertical height, an oxide, nitride and oxide are sequentially laminated. Research into various types of memory cells, such as so-called SONOS memory devices, has been actively conducted.

플래시 메모리에 있어서 정보 저장은 부유 게이트에 터널링된 전하가 트랩됨에 따라 문턱 전압(threshold voltage)이 쉬프트되는 특성을 이용하여 이루어진다. 기존의 플래시 메모리에서의 정보 저장 방식은 디바이스의 구조가 복잡하고 탑다운 제작 방법에 의하기 때문에 심각한 디바이스 변형 및 멀티 레벨의 블러링 등의 이유로 정보 저장 밀도를 증가시키기 위하여 셀 크기를 감소시키거나 정보 저장 레벨을 지속적으로 증가시키기 어렵다. In flash memory, information storage is exploited by the characteristic that the threshold voltage shifts as the charge tunneled to the floating gate is trapped. Since the information storage method in the conventional flash memory is complicated by the structure of the device and the top-down fabrication method, the cell size is reduced or the information is stored to increase the information storage density due to serious device deformation and multi-level blurring. It is difficult to continuously increase the level.

최근에는 플래시 메모리 장치의 집적도 향상을 위하여 한 개의 메모리 셀에 다수 비트들의 데이터를 저장하는 기술로서, 멀티 비트(multi-bit), 멀티 레벨(multi-level), 또는 멀티 스테이트(multi-state) 메모리 소자에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 반도체 업계에서도 이에 대하여 많은 관심을 가지고 있다. Recently, a technique for storing a plurality of bits of data in one memory cell to improve the density of a flash memory device, multi-bit, multi-level, or multi-state memory There is an active research on devices, and there is much interest in the semiconductor industry.

여러 가지 산화 또는 환원 상태를 보유할 수 있는 유기 분자의 경우, 불연속적인 다중 레벨이 분자 내에 원천적으로 포함되어 있어 멀티 레벨을 구현하기 위한 추가의 디바이스 구조나 공정이 필요하지 않다는 장점이 있다.In the case of organic molecules capable of having various oxidation or reduction states, there are advantages in that discontinuous multiple levels are included in the molecule inherently, so that no additional device structure or process is required to realize the multi levels.

본 발명은 상술한 종래 기술을 배경으로 하여 이루어진 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 열처리에 의하여 축합 가능한 치환기를 도입하여 전자 트랩 물질과 같은 채널 물질로서 활용할 수 있는 제로젤 박막 형성용 포피린 유도체를 제공하는 것이다.The present invention has been made on the background of the above-described prior art, and one object of the present invention is to provide a porphyrin derivative for forming a zero gel thin film which can be utilized as a channel material such as an electron trap material by introducing a condensable substituent by heat treatment. It is.

본 발명의 다른 목적은 상기 포피린 유도체를 이용하여 스핀 코팅이나 딥 코팅과 같은 용액공정으로 제조할 수 있는 포피린 제로젤 박막의 제조방법에 관한 것이다. Another object of the present invention relates to a method for preparing a porphyrin zero gel thin film which can be prepared by a solution process such as spin coating or dip coating using the porphyrin derivative.

본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 방법에 의하여 제조된 포피린 제로젤 박막을 전하 트랩 물질로서 포함하는 전자 소자에 관한 것이다.Another object of the present invention relates to an electronic device comprising a porphyrin zero gel thin film prepared by the above method as a charge trapping material.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 하기 화학식 1로 표시되는 제로젤 박막 형성용 포피린 화합물에 관한 것이다.One aspect of the present invention for achieving the above object relates to a porphyrin compound for forming a zero gel thin film represented by the following formula (1).

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[화학식 1][Formula 1]

Figure 112006002329725-pat00001
Figure 112006002329725-pat00001

상기 식에서,
M은 아연(Zn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 구리(Cu) 및 백금(Pt)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
In this formula,
M is selected from the group consisting of zinc (Zn), cobalt (Co), nickel (Ni), iron (Fe), magnesium (Mg), copper (Cu) and platinum (Pt),

X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C30의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C7-C30의 아릴알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C30의 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C4-C20의 헤테로아릴렌기, 및 치환 또는 비치환된 C4-C20의 헤테로아릴알킬렌기로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,X1, X2, X3 and X4 each independently represent a substituted or unsubstituted C1-C30 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2-C30 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C2-C30 alkynylene group, a substitution Or an unsubstituted C6-C30 arylene group, a substituted or unsubstituted C7-C30 arylalkylene group, a substituted or unsubstituted C1-C30 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C4-C20 heteroarylene group, And a substituted or unsubstituted C4-C20 heteroarylalkylene group,

Y1, Y2, Y3 및 Y4는 각각 독립적으로 하이드록시기(-OH), 티올기(-SH), 카르복실기(-COOH), 티오카르복실기(-S-(C=O)-CH3), 아세틱기(-O-(C=0)-CH3) 및 아세토아세틱기(-O-(C=O)-CH2-(C=O)-CH3)로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.Y1, Y2, Y3 and Y4 each independently represent a hydroxyl group (-OH), a thiol group (-SH), a carboxyl group (-COOH), a thiocarboxyl group (-S- (C = O) -CH 3 ), an acetic group (-O- (C = 0) -CH 3 ) and acetoacetic group (-O- (C = O) -CH 2- (C = O) -CH 3 ).

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은, ⅰ) 상기 화학식 1로 표시되는 포피린 화합물과 유기 용매를 포함하는 전구체 용액을 기판 위에 도포하여 코팅막을 형성하는 단계; ⅱ) 당해 코팅막을 건조시키는 단계; 및 ⅲ) 당해 코팅막을 경화시키는 단계를 포함하는 포피린 제로젤 박막의 제조방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention for achieving the above object is, iii) forming a coating film by applying a precursor solution comprising a porphyrin compound represented by the formula (1) and an organic solvent on a substrate; Ii) drying the coating film; And iii) relates to a method for producing a porphyrin zero gel thin film comprising the step of curing the coating film.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 양상은, 상기 방법에 의하여 제조된 포피린 제로젤 박막을 채널 물질층으로서 포함하는 전자 소자에 관한 것이다. Another aspect of the present invention for achieving the above object relates to an electronic device comprising a porphyrin zero gel thin film produced by the method as a channel material layer.

이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

포피린계 화합물은 금속 원자를 중심으로 4개의 피롤 단위(pyrrole unit)와 4개의 메틴 브리지(methine bridge)로 구성된 방향족 마크로사이클로서, 22개의 p-전자들을 포함하여 실온에서 매우 안정하고, 비교적 낮은 전위에서 액세스 가능한 다중 양이온 상태(multiple cationic state)를 가지고 있다. 또한, 전하 보유 시간이 10초 이상으로 전하 방전이 서서히 일어나는 특징으로 가지고 있으며, 전하 보유 능력이 약 500fF/5㎛2으로 우수하다. 본 발명에 따른 포피린 화합물을 하기 화학식 1에 나타내었다. 본 발명에 따른 포피린 화합물은 4개의 메틴 브리지(methine bridge)에 열처리 과정에서 축합 가능한 치환기를 도입함으로써 제로젤 박막 제조시 스핀 코팅과 같은 용액공정이 가능할 뿐만 아니라, 메모리 소자에 멀티 레벨의 정보를 저장할 수 있는 전하 트랩 물질(charge trapping material)로서 활용할 수 있다는 이점이 있다. Porphyrin-based compounds are aromatic macrocycles consisting of four pyrrole units and four methine bridges around metal atoms, including 22 p-electrons, very stable at room temperature, and relatively low potential It has multiple cationic states accessible at. In addition, the charge retention time is characterized by the fact that the charge discharge is gradually occurred with 10 seconds or more, and the charge retention capacity is excellent to about 500fF / 5㎛ 2 . The porphyrin compound according to the present invention is shown in the following formula (1). The porphyrin compound according to the present invention, by introducing a condensable substituent in the heat treatment process to the four methine bridges not only enables a solution process such as spin coating in the manufacture of a zero gel thin film, but also stores multi-level information in a memory device. The advantage is that it can be utilized as a charge trapping material.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112006002329725-pat00002
Figure 112006002329725-pat00002

상기 식에서,
M은 아연(Zn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 구리(Cu) 및 백금(Pt)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
In this formula,
M is selected from the group consisting of zinc (Zn), cobalt (Co), nickel (Ni), iron (Fe), magnesium (Mg), copper (Cu) and platinum (Pt),

X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C30의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C7-C30의 아릴알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C30의 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C4-C20의 헤테로아릴렌기, 및 치환 또는 비치환된 C4-C20의 헤테로아릴알킬렌기로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,X1, X2, X3 and X4 each independently represent a substituted or unsubstituted C1-C30 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2-C30 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C2-C30 alkynylene group, a substitution Or an unsubstituted C6-C30 arylene group, a substituted or unsubstituted C7-C30 arylalkylene group, a substituted or unsubstituted C1-C30 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C4-C20 heteroarylene group, And a substituted or unsubstituted C4-C20 heteroarylalkylene group,

Y1, Y2, Y3 및 Y4는 각각 독립적으로 하이드록시기(-OH), 티올기(-SH), 카르복실기(-COOH), 티오카르복실기(-S-(C=O)-CH3), 아세틱기(-O-(C=0)-CH3) 및 아세토아세틱기(-O-(C=O)-CH2-(C=O)-CH3)로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.Y1, Y2, Y3 and Y4 each independently represent a hydroxyl group (-OH), a thiol group (-SH), a carboxyl group (-COOH), Thiocarboxyl group (-S- (C = O) -CH 3 ), Acetic group (-O- (C = 0) -CH 3 ) and Acetoacetic group (-O- (C = O) -CH2- (C = O) -CH 3 ).

본 발명에 따른 포피린 유도체의 바람직한 예는 중심 금속(M)이 아연(Zn)이고 4개의 메틴 브리지가 히드록시메틸기로 치환된 하기 화학식 2의 화합물을 포함한다.Preferred examples of the porphyrin derivatives according to the present invention include compounds of formula (2) wherein the central metal (M) is zinc (Zn) and four methine bridges are substituted with hydroxymethyl groups.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112006002329725-pat00003
Figure 112006002329725-pat00003

이와 같은 포피린 유도체가 메모리의 전하 트랩 물질로서 활용될 수 있는 원리를 설명하면 다음과 같다. 예를 들어, 본 발명에 따른 포피린 유도체로부터 형성되는 제로젤 박막을 메모리 소자의 반도체층 위에 형성하는 경우, 제어 게이트에 인가되는 전압을 조절함으로써 포피린 화합물로부터 유리되는 자유전자의 수를 조절할 수 있다. 이로써 생성되는 포피린 화합물의 양전하 수에 따라 소스-드레인 전류(IDS)를 조절함으로써 멀티 레벨(multi-level)을 구현하게 된다. 예컨대, 메모리 소자의 기록(reading) 과정에서 전하가 생성되지 않은 경우를 상태 "0"으로 나타내고, 포피린에 +1의 양전하가 저장된 경우를 상태 "1"로, 포피린에 +2의 양전하가 저장된 경우를 상태 "2"로 정의할 수 있으며, 마찬가지로 정보의 쓰기(writing) 과정에서 이러한 세 가지 상태("0", "1", "2")에 따라 소스에 전압을 인가했을 때, IDS의 값이 달라져서 이로부터 포피린 화합물에 저장된 전하의 서로 다른 세 가지 상태를 판독할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 포피린 유도체를 전하 트랩 물질로서 활용하는 경우, 단일 메모리 셀에 있어서 다중 비트의 정보를 저장함으로써 동일 공간, 동일 집적도의 디바이스에서도 정보 저장 밀도를 효과적으로 올릴 수 있다. The principle that such a porphyrin derivative can be utilized as a charge trapping material of a memory is as follows. For example, when the zero gel thin film formed from the porphyrin derivative according to the present invention is formed on the semiconductor layer of the memory device, the number of free electrons liberated from the porphyrin compound may be controlled by controlling the voltage applied to the control gate. The multi-level is realized by adjusting the source-drain current I DS according to the positive charge number of the porphyrin compound thus produced. For example, a state in which no charge is generated during a memory device reading process is represented by state "0", a case in which +1 positive charge is stored in porphyrin, and a state in which "+1" is stored in porphyrin. a can be defined as a state "2", as these three states ( "0", "1", "2") in the write (writing) process the information by applying a voltage of a voltage source according to, I DS The value is changed so that three different states of the charge stored in the porphyrin compound can be read. Therefore, when the porphyrin derivative of the present invention is utilized as a charge trapping material, by storing multiple bits of information in a single memory cell, the information storage density can be effectively increased even in devices of the same space and the same density.

본 발명의 다른 양상은 이와 같은 포피린 유도체를 이용한 포피린 제로젤 박막의 제조방법에 관계한다. Another aspect of the present invention relates to a method for producing a porphyrin zero gel thin film using such a porphyrin derivative.

본 발명에 따르는 포피린 제로젤 박막의 제조방법은, ⅰ) 화학식 1로 표시되는 포피린 유도체와 유기 용매를 포함하는 전구체 용액을 기판 위에 도포하여 코팅막을 형성하는 단계; ⅱ) 당해 코팅막을 건조시키는 단계; 및 ⅲ) 당해 코팅막을 경화시키는 단계를 포함한다.Method for producing a porphyrin zero gel thin film according to the present invention, iii) applying a precursor solution containing a porphyrin derivative represented by the formula (1) and an organic solvent on a substrate to form a coating film; Ii) drying the coating film; And iii) curing the coating film.

본 발명에서 사용하는 포피린 유도체의 구체적인 예로서, 하기 화학식 2의 화합물을 포함한다. Specific examples of the porphyrin derivative used in the present invention include a compound represented by the following formula (2).

[화학식 2] [Formula 2]

Figure 112006002329725-pat00004
Figure 112006002329725-pat00004

본 발명의 일실시예에 따라 포피린 유도체를 이용하여 제로젤 박막을 형성하는 과정을 모식적으로 설명하면 하기 반응식 1과 같다.Referring to the process of forming a zero gel thin film using a porphyrin derivative according to an embodiment of the present invention as shown in Scheme 1.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112006002329725-pat00005
Figure 112006002329725-pat00005

상기 반응식에서,

Figure 112006002329725-pat00006
이다.In the above scheme,
Figure 112006002329725-pat00006
to be.

본 발명의 제로젤 박막 형성에 사용되는 전구체 용액은 온도, 촉매, 용매 등을 조절하여 졸 입자를 성장시킨 졸 용액으로 제조될 수 있으며, 습윤 젤(wet gel) 상태에서 건조 단계 및 경화 단계를 거치는 동안 포피린 유도체에 결합되어 있는 하이드록시기(-OH)와 같은 치환기는 상기 반응식 1에서 알 수 있는 바와 같이 포피린 분자 사이에 중합(condensation)이 일어나면서 분자간 결합이 이루어져 3차원 구조의 네트워크를 형성하게 된다. 본 발명에 따른 포피린 유도체와 유기 용매를 포함하는 전구체 용액에 의해 스핀 코팅과 같은 용액공정이 가능하고, 최소 420℃에서도 분해가 일어나지 않아 열 경화가 가능하므로, 열 안정성이 뛰어난 포피린 나노레이어의 박막으로 형성될 수 있다.The precursor solution used to form the zero gel thin film of the present invention may be prepared as a sol solution in which sol particles are grown by adjusting temperature, a catalyst, a solvent, and the like, and are subjected to a drying step and a curing step in a wet gel state. Substituents such as hydroxy group (-OH) bonded to the porphyrin derivatives during the polymerization (condensation) between the porphyrin molecules as shown in Scheme 1 to form an intermolecular bond to form a three-dimensional network do. The precursor solution comprising a porphyrin derivative and an organic solvent according to the present invention enables a solution process such as spin coating, and since thermal decomposition is possible since decomposition does not occur at least 420 ° C., a thin film of porphyrin nanolayer having excellent thermal stability is obtained. Can be formed.

본 발명에서 사용하는 전구체 용액은 화학식 1로 표시되는 포피린 유도체 중 서로 다른 2종 이상을 혼합하여 제조할 수 있다. 화학식 1의 포피린 유도체는 전구체 용액 중 0.1 내지 30중량%인 것이 바람직하다. The precursor solution used in the present invention may be prepared by mixing two or more different kinds of porphyrin derivatives represented by the formula (1). The porphyrin derivative of formula 1 is preferably 0.1 to 30% by weight in the precursor solution.

본 발명에서 사용하는 유기 용매는 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 헥산(hexane), 헵탄(heptane) 등의 지방족 탄화수소 용매(aliphatic hydrocarbon solvent); 피리딘(pyridine), 퀴놀린(quinoline), 아니솔(anisol), 메시틸렌 (mesitylene), 자일렌(xylene) 등의 방향족계 탄화수소 용매(aromatic hydrocarbon solvent); 메틸 이소부틸 케톤(methyl isobutyl ketone), 1-메틸-2-피롤리디논(1-methyl-2-pyrrolidinone), 사이클로헥산온(cyclohexanone), 아세톤(acetone) 등의 케톤계 용매(ketone-based solvent); 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran), 이소프로필 에테르(isopropyl ether) 등의 에테르계 용매(ether-based solvent); 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 부틸 아세테이트(butyl acetate), 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(propylene glycol methyl ether acetate) 등의 아세테이트계 용매(acetate-based solvent); 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 부틸 알코올(butyl alcohol) 등의 알코올계 용매(alcohol-based solvent); 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide), 디메틸포름아미드(dimethylformamide) 등의 아미드계 용매; 실리콘계 용매(silicon-based solvent); 및 이들 용매의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. The organic solvent used in the present invention is not particularly limited, preferably aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane and heptane; Aromatic hydrocarbon solvents such as pyridine, quinoline, anisol, mesitylene and xylene; Ketone-based solvents such as methyl isobutyl ketone, 1-methyl-2-pyrrolidinone, cyclohexanone, and acetone ); Ether-based solvents such as tetrahydrofuran and isopropyl ether; Acetate-based solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, and propylene glycol methyl ether acetate; Alcohol-based solvents such as isopropyl alcohol and butyl alcohol; Amide solvents such as dimethylacetamide and dimethylformamide; Silicon-based solvents; And one or more selected from the group consisting of a mixture of these solvents.

전구체 용액은 필요에 따라 HCl/H2O, H2SO4/H2O, NaOH/H2O, LiOH/H2O 등의 촉매를 추가로 포함할 수 있다. The precursor solution may further include a catalyst such as HCl / H 2 O, H 2 SO 4 / H 2 O, NaOH / H 2 O, LiOH / H 2 O, and the like as needed.

이와 같이 전구체 용액이 준비되면, 기판 위에 전구체 용액을 도포하여 코팅막을 형성한다. 본 발명에서 코팅막이 형성되는 기판으로는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 특별히 제한되지 않으며, 열 경화 조건을 견딜 수 있는 모든 기판, 예를 들어, 유리 기판, 실리콘 웨이퍼, ITO 글라스, 수정(quartz), 실리카 도포 기판, 알루미나 도포 기판, 플라스틱 기판 등을 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있다.  When the precursor solution is prepared in this way, the precursor solution is coated on the substrate to form a coating film. The substrate on which the coating film is formed in the present invention is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, and any substrate capable of withstanding thermal curing conditions, for example, a glass substrate, a silicon wafer, an ITO glass, and quartz ), A silica coated substrate, an alumina coated substrate, a plastic substrate and the like can be selected and used depending on the application.

또한, 전구체 용액을 기판 위에 도포하는 방법으로는 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 롤 코팅(roll coating), 스크린 코팅(screen coating), 분무 코팅(spray coating), 스핀 캐스팅(spin casting), 흐름 코팅(flow coating), 스크린 인쇄(screen printing), 잉크젯(ink jet) 또는 드롭 캐스팅(drop casting) 등의 코팅 방법을 사용할 수 있다. 편의성 및 균일성의 측면에서 가장 바람직한 코팅 방법은 스핀 코팅이다. 스핀 코팅을 수행하는 경우, 스핀 속도는 100 내지 10,000rpm의 범위 내에서 조절하는 것이 바람직하다.In addition, a method of applying the precursor solution onto the substrate may include spin coating, dip coating, roll coating, screen coating, spray coating, and spin casting ( Coating methods such as spin casting, flow coating, screen printing, ink jet or drop casting can be used. The most preferred coating method in terms of convenience and uniformity is spin coating. When performing spin coating, the spin speed ranges from 100 to 10,000 rpm It is desirable to adjust within.

기판 위에 코팅막을 형성하고, 이어서 코팅막을 건조시킨다. 건조 단계는 잔류 용매를 증발시켜 습윤 젤(wet gel)화하는 과정으로, 반 데르 발스 인력 및 쌍극자-쌍극자 상호작용(dipole-dipole interaction)에 의하여 포피린 유도체 분자간에 패킹(packing)이 일어나게 된다. 건조 단계는 단순히 주위 환경에 노출시키거나, 경화 공정의 초기 단계에서 진공을 적용하거나, 또는 50 내지 100℃의 온도에서 0.1 내지 5분 동안 질소 분위기 하에서 가열하여 수행할 수 있다.A coating film is formed on the substrate, and then the coating film is dried. The drying step is a process of wet gelation by evaporating the residual solvent, and packing between the porphyrin derivative molecules is caused by van der Waals attraction and dipole-dipole interaction. The drying step can be carried out simply by exposing to the ambient environment, applying a vacuum in the initial stages of the curing process, or by heating under a nitrogen atmosphere for 0.1 to 5 minutes at a temperature of 50 to 100 ° C.

코팅막은 건조 단계에 이어서 경화 단계를 거친다. 경화 단계(curing step)는 결합된 치환기(Y)의 열분해 및 중합반응에 의하여 분자간 결합을 형성하는 단계로, 코팅막을 300 내지 370℃의 온도에서 1 내지 60분 동안, 그리고 380 내지 420℃의 온도에서 1 내지 60분 동안 순차적으로 열처리하여 수행할 수도 있고, 300℃에서 420℃에 이르기까지 점차적으로 온도를 증가시켜 열처리하여 경화시킬 수도 있다. 이때 경화 단계는 질소 분위기 또는 진공상태에서 수행하는 것이 바람직하다. 진공상태에서 열 경화시키는 경우, 포피린 유도체 자체의 열분해를 방지하여 결함이 적은 제로젤 박막을 제조할 수 있으므로, 더욱 바람직하다. The coating film goes through a drying step followed by a curing step. Curing step is a step of forming an intermolecular bond by the thermal decomposition and polymerization of the bonded substituent (Y), the coating film for 1 to 60 minutes at a temperature of 300 to 370 ℃, and a temperature of 380 to 420 ℃ It may be carried out by sequentially heat treatment for 1 to 60 minutes at, or may be cured by heat treatment gradually increasing the temperature from 300 ℃ to 420 ℃. At this time, the curing step is preferably carried out in a nitrogen atmosphere or vacuum. In the case of thermal curing in a vacuum state, the thermal decomposition of the porphyrin derivative itself can be prevented, so that a zero defect thin film can be produced, which is more preferable.

본 발명의 방법에 의해 제조되는 제로젤 박막은 전기용량 및 전압 측정 그래프를 통하여 확인할 수 있는 바와 같이 히스테리시스(hysteresis)가 발생하며, 이를 통하여 플래시 메모리 타입의 비휘발성 메모리 소자에 전하 트랩 물질로서 활용되어 채널 물질층을 구성할 수 있다. 또한, 포피린 유도체 자체는 여기자(exciton) 성질을 가지고 있기 때문에, 상기와 같은 제로젤 박막은 발광 다이오드, 센서 및 태양전지 등의 전자 소자에서 반도체층으로서 활용될 수도 있다. As can be seen from the capacitance and voltage measurement graph, the zero gel thin film manufactured by the method of the present invention generates hysteresis, which is utilized as a charge trapping material in a flash memory type nonvolatile memory device. The channel material layer may be constructed. In addition, since the porphyrin derivative itself has an exciton property, the zero gel thin film may be utilized as a semiconductor layer in electronic devices such as light emitting diodes, sensors, and solar cells.

이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기 의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the present invention.

제조예: 포피린 유도체(Zinc tetra-(p-hydroxybenzyl)-porphyrin)의 합성 Preparation Example : Synthesis of Porphyrin Derivative (Zinc tetra- (p-hydroxybenzyl) -porphyrin)

Figure 112006002329725-pat00007
Figure 112006002329725-pat00007

5,10,15,20-테트라키스(4-메톡시카보닐페닐)포피린[5,10,15,20-tetrakis(4-methoxycarbonylphenyl)porphyrin]5,10,15,20-tetrakis (4-methoxycarbonylphenyl) porphyrin [5,10,15,20-tetrakis (4-methoxycarbonylphenyl) porphyrin]

메틸 4-포르밀벤조에이트(Methyl 4-formylbenzoate)(1.477 g, 9.00 mmol), 피롤(0.640 mL, 9.22 mmol) 및 NaCl(0.867 g, 14.84 mmol)을 CH2Cl2(1 L)에 용해시키고, BF3·OEt2(0.17 mL, 1.35 mmol)을 상온에서 교반하면서 첨가하였다. 당해 용액을 1.5시간 동안 교반하고, DDQ(1.69 g, 7.45 mmol)을 연속해서 첨가한 다음, 12시간 동안 교반하였다. 혼합물을 물로 세척하고, 유기 용액을 감압 증류하였다. 잔류물은 실리카에서 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 포피린 화합물(1)(5,10,15,20-tetrakis(4-methoxycarbonylphenyl)porphyrin)(0.93 g, 49%)을 수득하였다.Methyl 4-formylbenzoate (1.477 g, 9.00 mmol), pyrrole (0.640 mL, 9.22 mmol) and NaCl (0.867 g, 14.84 mmol) were dissolved in CH 2 Cl 2 (1 L) and , BF 3 · OEt 2 (0.17 mL, 1.35 mmol) was added with stirring at room temperature. The solution was stirred for 1.5 hours, DDQ (1.69 g, 7.45 mmol) was added successively and then stirred for 12 hours. The mixture was washed with water and the organic solution was distilled off under reduced pressure. The residue was purified by column chromatography on silica to give porphyrin compound 1 (5,10,15,20-tetrakis (4-methoxycarbonylphenyl) porphyrin) (0.93 g, 49%).

1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ -2.80 (s, 2H), 4.13 (s, 12H), 8.31 (d, J = 8.2 Hz, 8H), 8.46 (d, J = 8.2 Hz, 8H), 8.83 (s, 8H); MALDI-TOF MS calcd for C52H38N4O8 m/z 846.2690, found 846.2644 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ -2.80 (s, 2H), 4.13 (s, 12H), 8.31 (d, J = 8.2 Hz, 8H), 8.46 (d, J = 8.2 Hz, 8H), 8.83 (s, 8 H); MALDI-TOF MS calcd for C 52 H 38 N 4 O 8 m / z 846.2690, found 846.2644

아연(II) 5,10,15,20-테트라키스(4-메톡시카보닐페닐)포피린(2)[Zn(II) 5,10,15,20-tetrakis(4-methoxycarbonylphenyl)porphyrin(2)]Zn (II) 5,10,15,20-tetrakis (4-methoxycarbonylphenyl) porphyrin (2) Zinc (II) 5,10,15,20-tetrakis (4-methoxycarbonylphenyl) porphyrin (2) ]

메탄올(10mL)에 Zn(OAc)2(1.1 g, 6.0 mmol)을 용해시킨 용액을 위에서 수득한 포피린 화합물(1) 용액(1.0g, 1.18 mmol)에 첨가하고, 1시간 동안 교반하였다. 이어서, 혼합물을 물로 세척하고, 용매를 증류 건조시켰다. 남아 있는 고체는 컬럼크로마토그래피로 정제하여 포피린 화합물(2)[아연(II) 5,10,15,20-테트라키스(4-메톡시카보닐페닐)포피린]을 1.07g(quant.) 얻었다.A solution of Zn (OAc) 2 (1.1 g, 6.0 mmol) in methanol (10 mL) was added to the porphyrin compound (1) solution (1.0 g, 1.18 mmol) obtained above, and stirred for 1 hour. The mixture is then washed with water and the solvent is distilled off. The remaining solid was purified by column chromatography to obtain 1.07 g (quant.) Of porphyrin compound (2) [zinc (II) 5,10,15,20-tetrakis (4-methoxycarbonylphenyl) porphyrin].

1H NMR (300 MHz, DMSO-d 6) δ 4.04 (s, 12H), 8.33 (d, J = 8.4 Hz, 8H), 8.39 (d, J = 8.4 Hz, 8H), 8.79 (s, 8H); MALDI-TOF MS calcd for C52H36N4O8Zn m/z 908.1825, found 908.2232 1 H NMR (300 MHz, DMSO- d 6 ) δ 4.04 (s, 12H), 8.33 (d, J = 8.4 Hz, 8H), 8.39 (d, J = 8.4 Hz, 8H), 8.79 (s, 8H) ; MALDI-TOF MS calcd for C 52 H 36 N 4 O 8 Zn m / z 908.1825, found 908.2232

아연(II) 5,10,15,20-테트라키스(4-하이드록시메틸페닐)포피린[Zn(II) 5,10,15,20-tetrakis(4-hydroxymethylphenyl)porphyrin]Zinc (II) 5,10,15,20-tetrakis (4-hydroxymethylphenyl) porphyrin [Zn (II) 5,10,15,20-tetrakis (4-hydroxymethylphenyl) porphyrin]

리튬 알루미늄 하이드라이드 용액(17.6 mL, 17.6 mmol)을 질소 분위기하에서 포피린 화합물(2)(1.00 g, 1.1 mmol) CH2Cl2 /THF 용액에 첨가하였다. 혼합물을 80 ℃에서 20시간 동안 교반하였다. 용액을 THF로 희석시키고, 물로 세척한 다음, 무수 황산나트륨으로 건조시켰다. 건조제를 여과하여 제거한 후, 유기 용액을 합하고, 감압 증류하였다. 잔류물을 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 자주색 고체인 포피린 유도체[아연(II) 5,10,15,20-테트라키스(4-하이드록시메틸페닐)포피린](0.695 g, 79%)를 수득하였다.Lithium aluminum hydride solution (17.6 mL, 17.6 mmol) was added to the porphyrin compound (2) (1.00 g, 1.1 mmol) CH 2 Cl 2 / THF solution under nitrogen atmosphere. The mixture was stirred at 80 ° C for 20 h. The solution was diluted with THF, washed with water and then dried over anhydrous sodium sulfate. After the drying agent was filtered off, the organic solutions were combined and distilled under reduced pressure. The residue was purified by column chromatography to give a purple solid porphyrin derivative [Zinc (II) 5,10,15,20-tetrakis (4-hydroxymethylphenyl) porphyrin] (0.695 g, 79%).

1H NMR (300 MHz, DMSO-d 6) δ 4.87 d, J = 5.7 Hz, 8H), 5.49 (t, J = 5.7 Hz, 4H), 7.73 (d, J = 8.0 Hz, 8H), 8.13 (d, J = 8.0 Hz, 8H), 8.78 (s, 8H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 63.349, 120.607, 125.039, 131.892, 134.294, 141.480, 142.021, 149.693; UV-vis (THF) λmax(ε) 424 (668900), 557 (21800), 595 (6200); MALDI-TOF MS calcd for C48H36N4O4Zn m/z 796.2028, found 796.3730 1 H NMR (300 MHz, DMSO- d 6 ) δ 4.87 d, J = 5.7 Hz, 8H), 5.49 (t, J = 5.7 Hz, 4H), 7.73 (d, J = 8.0 Hz, 8H), 8.13 ( d, J = 8.0 Hz, 8H), 8.78 (s, 8H); 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ 63.349, 120.607, 125.039, 131.892, 134.294, 141.480, 142.021, 149.693; UV-vis (THF) λ max (ε) 424 (668900), 557 (21800), 595 (6200); MALDI-TOF MS calcd for C 48 H 36 N 4 O 4 Zn m / z 796.2028, found 796.3730

상기 제조예에서 합성한 포피린 유도체의 열중량분석(TGA) 그래프를 도 1에 나타내었다. 도 1을 참조하면, 상기 포피린 유도체가 420℃의 온도에 이르기까지 분해가 일어나지 않았음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 포피린 유도체는 결함이 적은 산화막을 형성하기 위한 최소 420℃의 어닐링 온도에 적합하다는 것을 알 수 있다. A thermogravimetric analysis (TGA) graph of the porphyrin derivative synthesized in the preparation example is shown in FIG. 1. Referring to Figure 1, it can be seen that the decomposition did not occur until the porphyrin derivative reaches a temperature of 420 ℃. Therefore, it can be seen that the porphyrin derivative according to the present invention is suitable for an annealing temperature of at least 420 ° C. for forming an oxide film having few defects.

실시예Example 1 One : : 제로젤Zero gel 박막의 제조 Manufacture of thin film

먼저 위의 제조예에서 수득한 포피린 화합물 0.06g과 테트라하이드로퓨란 0.94g을 혼합하여 제로젤 박막 제조를 위한 전구체 용액(6%)을 제조하였다. 당해 전구체 용액을 500rpm으로 20초 동안 4" 실리콘 웨이퍼 위에 스핀 코팅하고, 질소 분위기의 핫 플레이트(hot plate) 위에서 70℃에서 1분 동안 건조시켜 용매를 제거했다. 건조된 코팅막을 질소 분위기에서 350℃에서 30분 동안 열처리하고, 다시 400℃에서 30분 동안 열처리하여 경화시켜 제로젤 박막을 제조하였다.First, 0.06 g of the porphyrin compound obtained in the above preparation example and 0.94 g of tetrahydrofuran were mixed to prepare a precursor solution (6%) for preparing a zero gel thin film. The precursor solution was spin-coated on a 4 "silicon wafer for 20 seconds at 500 rpm and dried on a hot plate in nitrogen atmosphere for 1 minute at 70 ° C. The solvent was removed at 350 ° C. in a nitrogen atmosphere. Heat-treated for 30 minutes at, and then cured by heat treatment at 400 ℃ for 30 minutes to prepare a zero gel thin film.

실시예Example 2 2 : : 제로젤Zero gel 박막의 제조 Manufacture of thin film

상기 실시예 1에서 전구체 용액 제조시 용매로서 피리딘 1.94g을 사용하여 전구체 용액(3%)을 제조하였고, 건조시킨 코팅막을 질소 분위기에서 350℃에서 30분 동안 열처리하고, 이어서 진공 상태에서 420℃에서 1시간 동안 열처리하여 경화시킨 것을 제외하고는 동일한 과정을 수행하여 제로젤 박막을 제조하였다. In Example 1, a precursor solution (3%) was prepared using 1.94 g of pyridine as a solvent when preparing the precursor solution, and the dried coating film was heat-treated at 350 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere, and then at 420 ° C. in a vacuum state. A zero gel thin film was prepared by performing the same process except that the mixture was cured by heat treatment for 1 hour.

상기 실시예 1 및 2에서 제조한 제로젤 박막의 제조단계에 따른 박막의 두께 변화를 도 2에 나타내었다. 도 2를 참조하면, 경화 단계를 진공상태에서 수행하더라도 열분해가 없는 제로젤 박막이 형성 가능함을 알 수 있다.The thickness change of the thin film according to the manufacturing steps of the zero gel thin films prepared in Examples 1 and 2 is shown in FIG. 2. Referring to FIG. 2, it can be seen that a zero gel thin film without pyrolysis may be formed even when the curing step is performed in a vacuum state.

실시예Example 3 3 : 게이트 절연막 사이에 : Between gate insulating film 포피린Porphyrin 제로젤Zero gel 박막을 삽입한  Thin film MOSMOS 트랜지스터 테스트 소자의 제조 Fabrication of Transistor Test Devices

도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 MOS 트랜지스터 테스트 소자의 단면 개략도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 먼저 반도체 기판으로 두께 100Å의 다결정 실리콘 기판 위에, 게이트 절연막으로 SiO2를 열 증착법을 이용하여 35Å의 두께로 증착하였다. 그 위에, 제조예에서 수득한 포피린 유도체를 피리딘 용매에 3% 농도로 용해시켜 스핀 코팅하고, 진공 상태에서 400℃에서 1시간 동안 열처리하여 두께 1200Å의 포피린 제로젤 박막을 증착하였다. 이어서, 제로젤 박막 위에 다시 게이트 절연막으로 SiO2를 PECVD를 이용하여 100Å의 두께로 증착한 후, 게이트 전극으로 지름 0.5mm의 Al을 형성하여 MOS 트랜지스터 테스트 소자를 완성하였다. 3 is a schematic cross-sectional view of a MOS transistor test device according to Embodiment 3 of the present invention. As shown in Fig. 3, first, SiO 2 was deposited to a thickness of 35 kW on the polycrystalline silicon substrate having a thickness of 100 kW as a semiconductor substrate using a thermal evaporation method as a gate insulating film. On top of that, the porphyrin derivative obtained in the preparation example was spin-coated by dissolving in a pyridine solvent at a concentration of 3%, and heat-treated at 400 ° C. for 1 hour in a vacuum to deposit a porphyrin zero gel thin film having a thickness of 1200 Pa. Subsequently, SiO 2 was deposited on the zero-gel thin film to a thickness of 100 GPa using PECVD, and then Al was formed with a gate electrode of 0.5 mm in diameter to complete the MOS transistor test device.

상기 실시예 3에 따라 제조된 MOS 트랜지스터 테스트 소자에 있어서, -40 내지 40V의 범위에서 전기용량을 측정하였으며, 전기용량-전압 그래프를 도 4에 나타내었다. 측정 장비는 Precision LCR meter HP4284A(Agilent사)를 이용하였으며, 주파수 1MHz에서 측정하였다.In the MOS transistor test device manufactured according to Example 3, the capacitance was measured in the range of -40 to 40V, and the capacitance-voltage graph is shown in FIG. 4. The measurement equipment used a Precision LCR meter HP4284A (Agilent) and measured at a frequency of 1MHz.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 포피린 유도체를 이용한 제로젤 박막을 포함하는 MOS 트랜지스터의 경우 히스테리시스(hysteresis) 현상이 나타났으며, 이는 포피린 제로젤 박막에 의하여 전하 트랩이 일어났음을 의미한다. 상기 결과로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 포피린 유도체는 이와 같은 현상을 이용하여 메모리 소자에 적용될 수 있다.Referring to FIG. 4, in the case of the MOS transistor including the zero gel thin film using the porphyrin derivative according to the present invention, a hysteresis phenomenon is indicated, which means that a charge trap occurs by the porphyrin zero gel thin film. As can be seen from the above results, the porphyrin derivative according to the present invention can be applied to a memory device using such a phenomenon.

이상에서 바람직한 구현예를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있으므로, 이러한 다양한 변형예도 본 발명의 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Although the preferred embodiment has been described above as an example, the present invention can be variously modified within the scope not departing from the protection scope of the invention, it should be construed that such various modifications are included in the protection scope of the invention.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 포피린 유도체는 메모리 소자에 있어서 멀티 레벨의 정보를 저장할 수 있는 전하 트랩 물질 및 반도체 채널 물질로서 활용할 수 있으며, 스핀 코팅이나 딥 코팅과 같은 상온 용액공정을 통하여 제로젤 박막으로 제조되어 메모리, 발광 다이오드, 센서 및 태양전지 등의 전자 소자에 유용하게 적용될 수 있다.As described above, the porphyrin derivative according to the present invention can be utilized as a charge trapping material and a semiconductor channel material that can store multi-level information in a memory device, and can be used as a zero-gel solution through a room temperature solution process such as spin coating or dip coating. The thin film may be usefully applied to electronic devices such as memory, light emitting diodes, sensors, and solar cells.

Claims (16)

삭제delete 삭제delete 삭제delete ⅰ) 하기 화학식 1로 표시되는 포피린 유도체와 유기 용매를 포함하는 전구체 용액을 기판 위에 도포하여 코팅막을 형성하는 단계, Iii) forming a coating film by applying a precursor solution containing a porphyrin derivative represented by the following Formula 1 and an organic solvent on a substrate, ⅱ) 코팅막을 건조시키는 단계 및 Ii) drying the coating film; ⅲ) 코팅막을 경화시키는 단계를 포함하는, 포피린 제로젤 박막의 제조방법:Iii) a method of preparing a porphyrin zero gel thin film, which comprises curing the coating film: [화학식 1][Formula 1]
Figure 112012074610117-pat00010
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상기 식에서, Where M은 아연(Zn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 구리(Cu) 및 백금(Pt)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,M is selected from the group consisting of zinc (Zn), cobalt (Co), nickel (Ni), iron (Fe), magnesium (Mg), copper (Cu) and platinum (Pt), X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로 C1-C4의 저급 알킬렌기이고,X1, X2, X3 and X4 are each independently C1-C4 lower alkylene group, Y1, Y2, Y3 및 Y4는 각각 독립적으로 하이드록시기(-OH)이다.Y1, Y2, Y3 and Y4 are each independently a hydroxyl group (-OH).
제4항에 있어서, 포피린 유도체가 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 포피린 제로젤 박막의 제조방법:The method of claim 4, wherein the porphyrin derivative is a compound represented by the following formula (2): [화학식 2] [Formula 2]
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제4항에 있어서, 전구체 용액이 화학식 1로 표시되는 포피린 유도체 중 서로 다른 2종 이상을 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는, 포피린 제로젤 박막의 제조방법.The method of claim 4, wherein the precursor solution is prepared by mixing two or more different kinds of porphyrin derivatives represented by the formula (1). 제4항에 있어서, 화학식 1의 포피린 유도체가 전구체 용액 중 0.1 내지 30중량%인 것을 특징으로 하는, 포피린 제로젤 박막의 제조방법.5. The method of claim 4, wherein the porphyrin derivative of formula 1 is 0.1-30 wt% in the precursor solution. 6. 제4항에 있어서, 유기 용매가 헥산 및 헵탄을 포함하는 지방족 탄화수소 용매; 피리딘, 퀴놀린, 아니솔, 메시틸렌 및 자일렌을 포함하는 방향족계 탄화수소 용매; 메틸 이소부틸 케톤, 1-메틸-2-피롤리디논, 사이클로헥산온 및 아세톤을 포함하는 케톤계 용매; 테트라히드로퓨란 및 이소프로필 에테르를 포함하는 에테르계 용매; 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트 및 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트를 포함하는 아세테이트계 용매; 이소프로필 알코올 및 부틸 알코올을 포함하는 알코올계 용매; 디메틸아세트아미드 및 디메틸포름아미드를 포함하는 아미드계 용매; 실리콘계 용매; 및 이들 용매의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 포피린 제로젤 박막의 제조방법.The process of claim 4, wherein the organic solvent comprises an aliphatic hydrocarbon solvent comprising hexane and heptane; Aromatic hydrocarbon solvents including pyridine, quinoline, anisole, mesitylene and xylene; Ketone solvents including methyl isobutyl ketone, 1-methyl-2-pyrrolidinone, cyclohexanone and acetone; Ether solvents including tetrahydrofuran and isopropyl ether; Acetate-based solvents including ethyl acetate, butyl acetate and propylene glycol methyl ether acetate; Alcohol solvents including isopropyl alcohol and butyl alcohol; Amide solvents including dimethylacetamide and dimethylformamide; Silicone solvents; And at least one selected from the group consisting of a mixture of these solvents. 제4항에 있어서, 전구체 용액을 스핀 코팅, 딥 코팅, 롤 코팅, 스크린 코팅, 분무 코팅, 스핀 캐스팅, 흐름 코팅, 스크린 인쇄, 잉크젯 또는 드롭 캐스팅을 이용하여 도포하는 것을 특징으로 하는, 포피린 제로젤 박막의 제조방법.The porphyrin zero gel of claim 4, wherein the precursor solution is applied using spin coating, dip coating, roll coating, screen coating, spray coating, spin casting, flow coating, screen printing, inkjet or drop casting. Method of manufacturing a thin film. 제4항에 있어서, 건조 단계가 50 내지 100℃의 온도에서 0.1 내지 5분 동안 질소 분위기 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 포피린 제로젤 박막의 제조방법.5. The method of claim 4, wherein the drying step is performed under a nitrogen atmosphere at a temperature of 50 to 100 ° C. for 0.1 to 5 minutes. 6. 제4항에 있어서, 경화 단계가 300 내지 370℃의 온도에서 1 내지 60분 동안 및 380 내지 420℃의 온도에서 1 내지 60분 동안 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 포피린 제로젤 박막의 제조방법.5. The method of claim 4, wherein the curing step is performed sequentially for 1 to 60 minutes at a temperature of 300 to 370 ° C. and for 1 to 60 minutes at a temperature of 380 to 420 ° C. 6. . 제4항에 있어서, 경화 단계가 300℃에서 420℃까지 점차적으로 온도를 증가시켜 수행하는 것으로 특징으로 하는 포피린 제로젤 박막의 제조방법.The method of claim 4, wherein the curing step is performed by gradually increasing the temperature from 300 ° C. to 420 ° C. 6. 제4항에 있어서, 경화 단계가 질소 분위기 또는 진공 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 포피린 제로젤 박막의 제조방법.The method of claim 4, wherein the curing step is performed in a nitrogen atmosphere or a vacuum state. 제4항 또는 제5항에 따른 방법으로 제조된 포피린 제로젤 박막.A porphyrin zero gel thin film prepared by the method according to claim 4. 제14항의 포피린 제로젤 박막을 포함하는 전자 소자.An electronic device comprising the porphyrin zero gel thin film of claim 14. 제15항에 있어서, 메모리, 발광 다이오드, 센서 및 태양전지로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전자 소자.The electronic device of claim 15, wherein the electronic device is selected from the group consisting of a memory, a light emitting diode, a sensor, and a solar cell.
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Sakthitharan Shanmugathasan et al. ‘Advances in Modern Synthetic Porp-hyrin Chemistry’, Tetrahedron Report Number 515, Tetrahedron 56 (2000) Pergamon 1025-1046
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